[发明专利]一种生物炭基塑料膜材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种塑料膜材料，特别涉及一种可降解的生物炭基塑料膜材料及其制备方法。

背景技术

塑料薄膜是一种用聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯及其他树脂制成的薄膜，塑料薄膜用量大、品种多、应用范围广，市场前景广阔，需求量在不断增长。近年来，为了实现农作物的短期的种植或季节外种植，人们在塑料薄膜的覆盖下进行有用作物的载培，即广泛地进行所谓的遮盖载培或隧道栽培。

农业用地膜的主要成分为聚乙烯或聚丙烯，是目前世界上生产量最大的塑料制品。地膜的使用有利于作物的生长发育，提高作物产量。然而，地膜使用量的增加及其难降解性使土壤中残膜及其碎片增多，引起土壤板结、通透性变差，造成农作物减产，其难回收性导致其废弃在自然界中，对生态环境危害很大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物炭基塑料膜材料，通过改性技术，把生物炭同塑料结合在一起，既可减少在农业中塑料的用量，又可加速塑料制品的分解过程，达到环境保护的目的。

本发明还提供了上述生物炭基塑料膜材料的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种生物炭基塑料膜材料，由以下重量份计的原料混合制成：改性生物炭20-40份，聚乙烯40-60份，分散剂1.5-2份，偶联剂1-2.5份。

作为优选，所述改性生物炭的制备方法为：向生物炭中加入稀酸溶液，稀酸溶液用量为生物炭重量的3-7％，搅拌混合均匀后，在150-220℃下干燥至含水量小于0.2％。采用本发明的改性方法，使生物炭表面的亲水基团减少，而亲油基团增加，使它能更好地同塑料结合，减少塑料的用量。

作为优选，所述生物炭的制备方法为：将木质或竹质材料在无氧或含氧量低于3％低氧的条件下，700-1000℃高温裂解2-5小时，冷却，粉碎，过筛。采用本发明的方法制备的生物炭，生物炭的固定C含量大于75％，比表面积大于250m²/g，改性后与聚乙烯的结合效果好。

作为优选，所述稀酸溶液选自质量浓度为0.5-1.5％的硝酸溶液、质量浓度为1-3％的磷酸溶液中的一种或两种的混合物。

作为优选，所述聚乙烯为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯或两者的混合物。

作为优选，所述分散剂选自聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡中的一种或两种的混合物。

作为优选，所述偶联剂选自硅烷偶联剂KH550、KH560、KH570、KH792、DL602中的一种或几种。

一种生物炭基塑料膜材料的制备方法，将改性生物炭、聚乙烯、分散剂及偶联剂投入密炼机中，升温至120-150℃，密炼15-20min，然后将密炼好的物料转入破碎机中，边破碎边冷却，待破碎到3厘米大小以下碎片，温度在40℃以下时，再将破碎机加工完的物料转入双螺杆挤出机中，加热在温度180-200℃的范围内熔融塑化，挤出造粒。

本发明的有益效果是：

(1)采用改性技术，使生物炭表面的亲水基团减少，而亲油基团增加，使它能更好地同塑料结合，减少了塑料的用量。

(2)在传统的薄膜原料中加入生物炭，降低了环境风险，由于生物炭的存在，能为微生物提供繁殖场所，增加微生物的活性，从而增加土壤环境中塑料的可降解性能，同时，有能增加土壤中的固碳能力。

(3)减少了生产成本。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

实施例1：

将改性生物炭20kg、聚乙烯(低密度聚乙烯，市售)40kg、分散剂(聚乙烯蜡)1.5kg及硅烷偶联剂(KH550)1kg投入密炼机中，升温至120℃，密炼20min，然后将密炼好的物料转入破碎机中，待破碎成大小3cm以下的小片，温度小于40℃时，再将破碎机加工完的物料转入双螺杆挤出机中，加热到180℃，熔融塑化，挤出造粒。

改性生物炭的制备方法为：向生物炭中加入质量浓度为0.5％的硝酸溶液，硝酸溶液用量为生物炭重量的7％，搅拌混合均匀后，在150℃下干燥至含水量小于0.2％。

生物炭的制备方法为：将木质材料在无氧条件下，700℃高温裂解5小时，冷却，粉碎，过1000目筛。

实施例2：